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mtei/helix_keyboard_build_tool_memo.md

Last active August 24, 2023 08:19
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キーボード自作、特に Helix キーボードキットの製作に最低必要な工具のメモ
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Helix キーボードキットの製作に必要な工具メモ

目次

最低必要な工具

温度調整機能付きハンダゴテ

Helix で使用しているバックライトLED(SK6812mini)は、高温に弱いようです。 そういうわけで、Helix キーボードキットのオプションパーツとして、 バックライトLEDを選択した場合はハンダゴテは、温度調整機能付きのものが必要です。

アマゾンなどを検索すると各種見つかります。どれが良いかは比較したことがないのでわかりませんが、 Helix キーボードを既に組み立てた人たちの例をみると比較的に白光製の FX600 という機種を使用しているケースが多いようです。

白光のサイトの画像 FX600

バックライトLEDのハンダ付け時には、設定温度 240℃未満で、他のパーツのハンダ付け時には、設定温度 340℃から360℃程度が良いようです。 低めに設定して、うまくハンダ付けできなかったら少しづつ設定を高くして試してみてください。 360℃以上の設定は避けたほうがよいと思います。 (参考 はんだ付け基礎講座　WEB版 コテ先温度 )

バックライトLEDをつけない場合は温度調整機能はなくてもかまいませんが、最低でもセラミックヒーター式のものをお勧めします。 温度が高くなりがちな安物のニクロム線ヒーター式のものは慣れていない初心者の方には不向きです。 (もっとも、上記「はんだ付け基礎講座」の「ハンダゴテの選び方」では、温度調整機能はなくてはならないって書いてありますけど。)

コテ台

ハンダゴテは高温になるので当然ながら作業中にコテを置いておくコテ台が必要になります。 上記のハンダゴテには、同じメーカーが提供している以下のものが良さそうです。

こて先クリーナーのタイプによって、2種類あります。 一番目のタイプは、水を使わない金属ワイヤー式のこて先クリーナー。二番目のタイプは、水を含ませたスポンジ式のこて先クリーナー。 どちらでもお好みのほうを選べば良いです。

白光のサイトの画像 633-01

コテ先

通常ハンダゴテに標準で付属してくるコテ先は、B型と呼ばれる円錐形のものです。 しかしこの形状は、実のところあまり使い勝手がよくありません。 斜めにカットの入った C型、または D型のこて先のほうが熱をつたえやすく使い勝手が良いです。
(参考 YouTube こて先の選び方 )
(参考 こて先選択ガイド HAKKO )

B型から C型またはD型に替えるだけで、ハンダ付けの腕がアップします。ほんとです。:-)

Helix キーボードは細かなパーツを沢山つける必要があるので、すこし細めのこて先を選択するのが良いです。 以下の2つのどちらか、あるいは両方を入手して適時付け替えて使用すると良いです。 サードパーティの提供する互換コテ先セットを購入するのも良いかもしれません。

ここまでで紹介したハンダゴテとコテ先とコテ台はセットでも売っていました。

ハンダ

ハンダは何種類もあります。近年では環境に配慮して電子機器製品では鉛の入っていない鉛フリーハンダの使用が主流になっています。 しかし、鉛フリーハンダは融点が高く溶けにくくて初心者には扱いづらいです。
初心者の方には、成分比率が「すず63％ / 鉛37％」の共晶はんだがおすすめなようです。 (参考 はんだの選び方 HAKKO )
また、成分比率が「すず60％ / 鉛40％」のものも多少融点は高くなりますが、問題なく使えそうです。

小さな部品が多い Helix ボードでは、なるべく細いハンダのほうが便利です。したがってハンダの直径は 0.8mm 以下、できれば 0.6mm が望ましいでしょう。

また、ハンダのつきを良くするために電子回路用のハンダにはフラックス(ヤニとも呼びます)が入っていますが、フラックスの成分が何種類かあって、非活性化ロジン、弱活性化ロジン、活性化ロジンなどの種類があります。 活性化ロジンのフラックスを使うとハンダ付け後にフラックス洗浄剤でフラックスをおとしてやる必要があります。素人はなるべく非活性化ロジンか弱活性化ロジンを選んで洗浄作業を省略したいところです。

以上の条件から、以下のいずれかのハンダを選べば良いでしょう。

精密ピンセット

Helix ボードは、表面実装ダイオード(チップダイオード、SMDダイオード)とリードダイオードのふた通りのダイオードを実装可能です。
ただし、ロープロファイルキースイッチ(薄型のキースイッチ)を選ぶ場合には厚みの制約から表面実装ダイオードを使う必要があります。
この表面実装ダイオードは素手ではつかめません、必ず精密ピンセットを使う必要があります。

秋月電子通商の通販サイトの画像

お勧めは、先の曲がったタイプのピンセットです。 以下のいずれか、あるいは類似のものから選べば良いでしょう。

タミヤ 精密ピンセットの画像

肉厚タイプはピンセットの先端が曲がる心配が少なくて、多少雑に扱っても良いので初心者向きかもしれません。

フラックス

表面実装ダイオードをつけるときにハンダのつきをよくするために私は使っています。 (しかし、他の Helixを組み立てた人たちはあまり使っていないみたいです、、、)

(参考 はんだ付け基礎講座 フラックス )

ハンダ吸い取り線

ハンダをつけすぎた、間違ったところにつけてしまった等のときハンダを除去するために必要になります。 細めのものを一つ買っておけば足りると思いますが、高いものではないので念のため幅の広めのものも買っても良いでしょう。

(参考 はんだ付け基礎講座 半田の除去 )

プラスドライバー

Helix では、パネルを留めるために、0番と 1番の2種類のプラスドライバーが必要です。 ドライバーは奥が深すぎて、どれがいいかよくわかりません。 (100均の安物は避けたほうがよさそうですが、、) 適当に良さそうなものを買ってください。(^_^;)

(参考 ネジ回し、ドライバーの正しい選び方、使い方 )
(参考 ドライバーを選ぶ時に気を付けたいポイントその２ )

ラジオペンチ

パネルにスペーサーをネジ止めするときに、スペーサーを掴むために必要です。 素手だとドライバで回すとスペーサーまで回ってしまうので、きっちり締められません。
ハンダコテのコテ先を入れ替える時にも必要になります。

ラジオペンチは千差万別なので、好きなのを選んでください。

ニッパー

リードダイオードを使う場合に必要です。またリセット用のタクトスイッチの足が長いのでハンダづけした後、足を切って短くするためにも必要です。
ちゃんと切れればどんなニッパーでも OK だと思います。 検索する時は、電工用のごついものをさけるため、「電子工作」をつけて検索すると良いです。

強いて紹介するならば、切った後にリードが飛んでいきにくい以下のようなものが便利かもしれません。

YN-10 刃先の飛散防止クリップの画像

カッターとヤスリ

Helix キーボードの4行版を作る時は、基板をカットする必要があります。 文房具店で普通に売っているカッターの大型の方を用意しておきましょう。 基板の両面から、カッターで溝を何回かつけて、バキッと折れば折れます。 切り口を綺麗にするためにヤスリもあったほうがいいです。

ヤスリは、どこでどんなものを買えばいいのかよくわかりません。 我が家にあるのは、いつどこで買ったのかさっぱり思い出せないくらい昔買ったものなので。

テスター

組んだ Helix キーボードが動かない時、せめてハンダ付けしたところが導通しているか、電源をいれたら必要なところに電圧がかかっているかくらいは調べられないと途方にくれます。 なのでテスターは用意しましょう。

しかし、どれがいいのかよくわからないので以下のリンクを紹介して済ませます。

デジタルテスターを選ぶ際のチェックポイントは以下の通りです。

  • 電圧を測れる。
  • 抵抗を測れる。
  • 導通チェッカ（ブザーなどで導通がわかる）がある。
  • ダイオードチェック機能がある

アナログテスターもありますが、ここでは紹介しません。

有った方が良い工具

作業マット

いろいろありますが、一番単純なものを大きさの異なる2種類以下に紹介しておきます。

ルーペ

表面実装ダイオードは小さいです。細かいものを見る自信のない方はルーペとか顕微鏡のたぐいを 用意しましょう。 アマゾンで「スタンドルーペ」とか「ヘッドルーペ」で検索するといろいろ出てきます。

ちなみに私はこれに頼りました。ここまで大げさに拡大する必要はないんですが、とても作業がらくだったことは間違いないです。

フラックス洗浄剤

フラックス使いすぎたら必要かもしれません。 念のため紹介しておきます。

キムワイプ

フラックス洗浄剤はフラックスを溶かします、洗浄剤が揮発する前にキムワイプで拭き取りましょう。

リード折り曲げ器

リードダイオードのリードの折り曲げはこれを使うと綺麗にそろって、便利です。

はんだ吸取器

ハンダづけしたキースイッチを外したい時にはハンダ吸い取り線ではちょっと辛いので、こういうものが必要になります。

竹串と鉄砲串

工具ではありませんが、有るといろいろ便利です。
部品を押さえたり、汚れをこそげ落としたり、先端にフラックスを少量塗ってハケの代わりに表面実装ダイオードの足にごく少量フラックス塗ったり、スルーホールからハンダ吸い取り線でハンダを除去しようとしてなかなか穴が開いてくれない時に竹串でつつくと簡単に開いたり。
使い捨てにできるくらい安いので、用途に応じてカッターで先端を削って加工して使ったりできます。

100均ショップで売っている安いやつで十分です。

マスキングテープ

工作中の部品や工具の一時固定などにあると便利です。

キーキャップ引き抜き器具

仮接続用のテストワイヤー

バックライト用LEDをハンダ付けしていると、上手くついたか途中で確認したくなります。
そんな時、ProMicro と Helix 基板の Vcc, GND, LED の3本だけ繋げばテスト出来ます。
そのために必要なのが以下のワイヤーです。

Helix の バックライトLED 全点灯で R,G,B で順番に点灯し、実装した LED が正しく動いているか確認するためのファームが、GitHub の qmk/qmk_firmware に有ります。。

Helix キーボード用のキーマップ 'led_test' として作ってあって

$ make helix:led_test:avrdude

とやれば、コンパイルして、ProMicro に書けます。

一般的に電子工作に必要な工具類

上では、Helix キーボードキットを組む目的にしぼって工具を紹介しましたが、 一般的な電子工作ではまだいろいろ必要なものがありそうです。 ぱっと思いつくところでは

  • ヒートクリップ
  • ワイヤーストリッパー
  • ミニバイス
  • プライヤー
  • ドリル

などなど、キリがないので、下記のリンク集を参照してください。

製作前に読んでおきたい資料

リンク集

工具編

ハンダ付け編

ハンダ付け動画解説編

ハンダ付けサンプル動画編

  • YouTube 3216チップ抵抗、チップコンデンサのはんだ付け（実装）
    表面実装ダイオードのハンダ付けも同じ手順でできます。
    フラックスはこの動画のとおりにハケで塗ると塗りすぎて周りを汚すので、ハケのかわりに竹串の先端にほんの少しフラックスを付けてランドの金属部分とダイオードの足の部分にちょっとだけ塗るようにするのが良いです。
  • Twitter キースイッチのハンダ付け動画
    ランドが混み合っていてハンダブリッジの心配が有りますが、この角度でハンダゴテを当てればブリッジは皆無です。使用するコテ先は、1.6Dが最適。
    ProMicro へのスプリングピンヘッダのハンダ付けやタクトスイッチ、TRRSミニジャックのハンダ付けも同じ手順でOKです。
  • 最難関のバックライトLEDのハンダ付け
    基板の厚みが 1.6mm、LED の厚みが 1mm、その差 0.6mm 分を基板のハンダづけ面の反対側から支える何らかの補助具を手作りして（厚紙を3x3mm角に切って両面テープではりあわせて支える、3Dプリンタで3x3mmの台を作るなど）マスキングテープで貼り付けると、LEDの設置が楽になります。
    補助具の例

ソフトウェア編

最後に

Helix キーボードキットを組もうとすると、電子工作が初めての方は工具類でキーボードキットよりもお金がかかってしまいますねぇ。 元を取るために、もっとたくさんキーボード組みましょう、、、＼(^o^)／

@ats777
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ats777 commented Apr 20, 2018

メモありがとうございます。
「Helix 資料: キーボード使用ガイド」のリンク先はusage_jp.mdのtypoでしょうか？

@mtei
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Author

mtei commented Apr 26, 2018

ご指摘ありがとうございます。usage_jp.md に直しました。

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